KR102008686B1 - 하수처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오염원으로부터 오는 하수를 처리하여 재사용하거나 하천으로 방류시키기 위한 하수처리시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 질소의 처리 효율을 향상시키기 위해 혐기성으로 유지되어야 하는 선택조에 방류조의 정화수를 공급하여 강하게 분사시킴으로써 선택조의 퇴적물들이 반응조 측으로 이동될 수 있게 한다.
본 발명에 따르면 선택조를 혐기성으로 유지시킬 수 있기 때문에 수처리의 효율성이 향상되고, 최소 비용으로 설계 변경이나 새로운 하수처리시스템의 구축이 가능하며, 선택조에 쌓인 퇴적물의 흩어짐과 하수의 이동성을 좋게 한다.

Description

하수처리시스템{SEWAGE DISPOSAL SYSTEM}

본 발명은 활성슬러지공법(ASP)을 이용한 하수처리시스템에 관한 것이다.

우리나라 하수처리장은 1976년 최초의 도시 하수처리장인 청계하수처리장이 건설된 이래 지속적으로 증가하고 있다.

상수원의 수질보전을 위해 부영양화의 원인물질인 질소와 인은 강력히 규제되어야하고, 유기물(BOD) 및 부유물질(SS)에 대한 방류수질 역시 강화되어야 한다.

또한, 높은 삶의 질을 추구하는 과정에서 병원성 미생물, 내분비계 장애물질(Endocrine Disrupting Substances) 및 미량 유해물질 등에 대한 규제도 더욱 강화되어야 할 것이다.

한편, 수자원 보전 및 효율적 이용이라는 차원에서 하수처리장 방류수를 지역사회에 재순환시켜 하천유지용수, 청소수, 조경용수, 화장실 잡배수, 도로 세척수 등으로 재이용하는 것이 바람직하며, 이를 위해서는 일반적인 방류수질보다는 한 단계 높은 수준의 처리가 필요하다.

일반적으로 하수고도처리 방법은 물리화학적 처리방법과 생물학적 처리방법이 있다.

물리화학적 처리 방법은 여과설비, 약품 응집, 침전, 오존분해, 자외선 소독 등의 방식으로 처리하며, 안정적이고 높은 효율의 처리효과를 얻을 수 있다는 장점이 있으나 경제적 측면과 기술적인 측면에서 대규모 처리설비를 설치 운영하기에는 무리가 있고, 경우에 따라 다량의 처리 부산물이 발생한다는 단점이 있다.

생물학적인 처리방법은 주로 활성슬러지가 저류된 반응조 내에서 미생물의 대사과정을 극대화하여 각종 오염물질을 제거하며, 비용대비 처리효율 측면에서 물리화학적 방법보다 유리하므로 대규모의 하수를 처리하는 주 처리 공정으로써 국내 대부분의 하수처리장에 사용되고 있다. 본 발명은 이러한 생물학적인 처리방법에 관한 것이다.

기존의 생물학적 고도처리기술은 기본적으로 표준활성슬러지 공법을 이용한 것으로써 유기물, 질소 및 인을 제거하기 위한 반응조 및 고액분리를 통해 맑은 처리수를 얻기 위한 침전설비로 이루어져 있다. 각 공정의 특징은 대체적으로 생물반응조의 배치 및 개수, 침전조로부터의 슬러지 반송 위치, 각 반응조 간 내부 반송 위치, 생물학적 처리능력을 극대화하기 위한 미디어(Media)의 적용 여부 등에 따라 달라진다.

도 1은 여러 생물학적 고도처리기술 중의 하나의 예를 보여주고 있다.

도 1을 참조하면 혐기성 미생물들에 의한 생물학적인 반응이 이루어지는 선택조(02)와 호기성 미생물들에 의한 반응조(03)는 직렬적으로 배치되고, 하수는 선택조(02)를 거쳐 반응조(03)로 유입된다.

먼저 선택조(02)로 유입된 하수에서는 선택조(02)의 혐기성 미생물들에 의해 인 방출이 이루어진다.

그리고 선택조(02)를 경유해서 반응조(03)로 유입된 하수에서는 반응조(03)의 호기성 미생물들에 의해 유기물이 제거된다.

그리고 반응조(03)에서 처리된 하수는 처리조(06) 및 방류조(05)를 순차적으로 거친 후 방류된다.

이들 중 본 발명은 선택조(02)와 관련된다.

도 2는 선택조(02)의 일 예를 보여주고 있다.

선택조(02)는 유입되어 온 하수가 반응조(03)로 직선 형태로 직접 이동되지 못하도록 여러 개의 상측 격벽(TW)과 하측 격벽(BW)을 구비하며, 상측 격벽(TW)과 하측 격벽(BW)은 상호 교호적으로 배치된다.(이유는 체류시간을 길게 갖게 위해 )

상측 격벽(TW)은 하수가 상측으로 이동하지 못하고 하측으로만 이동할 수 있게 한다. 이를 위해 상측 격벽(TW)은 바닥(F)으로부터 일정 간격 이격되게 설치되어 있다.

하측 격벽(BW)은 하수가 하측으로 이동하지 못하고 상측으로만 이동할 수 있게 한다. 이를 위해 하측 격벽(BW)은 바닥(F)과 결합되게 설치되어 있다.

위와 같은 상측 격벽(TW)과 하측 격벽(BW)의 작용에 의해 선택조(02)로 유입된 하수는 상하 방향으로 지그재그식으로 이동하면서 반응조(03)로 이동하게 된다.

한편, 선택조(02)에서는 하수로부터 침전된 침전물이 바닥에 쌓이고, 혐기성 반응이 이루어지게 된다. 그런데, 침전물이 장기간 퇴적된 상태를 유지하게 되면 부패하게 되는 문제가 발생하게 되므로, 일정 시간을 두고 차후 새로운 하수가 유입될 때 침전물들을 반응조(03)로 이동시킬 필요가 있다. 그래서 퇴적된 침전물을 하수와 함께 반응조(03)로 이동시키기 위해 침전물을 흩어서 새로 유입된 하수에 섞어 놓아야 한다. 이를 위해 종래에는 두 가지의 방법이 사용되었다.

그 중 하나는 교반믹서를 사용하는 방법이다. 교반믹서는 퇴적된 침전물을 하수에 섞기 위해 격벽(TW/BW)과 격벽(TW/BW) 사이사이에 설치된다. 그런데, 교반믹서는 설치비용이 커서 시스템 구축비용을 상승시킨다.

다른 하나는 브로워를 이용해 공기를 불어 넣어 주는 방법이다. 공기는 하수가 선택조(02)로 유입되기 시작한 초기에 대략 2분 내지 5분간에 걸쳐 강하게 내뿜어지게 되는데, 이 때 공기의 분사로 인해서 퇴적된 침전물들이 흩어지면서 하수에 섞이게 된다. 그러나 공기에는 산소가 다량 함유되어 있기 때문에 혐기성으로 유지되어야 하는 선택조(02)의 성질을 변화시킨다. 또한 공기를 분사시키기 위한 노즐이 격벽(TW/BW)과 격벽(TW/BW) 사이마다 설치되기는 하나, 노즐을 통해 강하게 분사되는 공기는 분사되는 지점의 퇴적물들을 잘 흩어놓지만 그 작용 영역이 포괄적이지 못하다. 그래서 폭기 방식을 이용한 방법은 전체적으로 선택조(02) 및 하수처리시스템의 성능 저하를 가져온다.

대한민국 공개특허공보 10-1999-028315호 대한민국 공개특허공보 10-1998-076392호 대한민국 특허등록공보 10-1816486호 대한민국 특허등록공보 10-1634292호

본 발명은 다음과 같은 목적을 가진다.

첫째, 기계적인 교반 방식이나 공기 분사 방식이 아닌 다른 제3의 방식에 의해 선택조의 퇴적물을 하수에 섞어놓을 수 있는 기술을 제공한다.

둘째, 제3의 방식을 채택함에 있어서 추가적인 부품의 필요성을 최소화시킴으로써 기존 시스템에도 충분히 적용될 수 있는 기술을 제공한다.

셋째, 교반믹서의 설치에 따른 단점과 공기분사 방식의 채택에 따른 단점을 극복할 수 있는 기술을 제공한다.

본 발명에 따른 하수처리시스템은 부유하는 입자상 물질을 스크린으로 걸러 내거나 토사와 같은 가라앉는 입자상 물질이 침전될 수 있도록 구비되며, 액상의 하수를 후단으로 보내기 위한 침전지; 상기 침전지로부터 입자상 물질이 제거된 하수의 유량과 수질의 변동을 균등화하기 위한 유량조정조; 상기 유량조정조를 거쳐 온 하수를 수용하고, 인 방출을 수행하기 위해 혐기성으로 유지되는 선택조; 상기 선택조로부터 온 하수를 수용하고, 호기성 산화를 통해 하수로부터 유기물을 제거하는 반응조; 상기 선택조 및 반응조를 거쳐 수처리가 완료된 정화수를 방류하거나 저장하여 재사용할 수 있도록 하기 위해 마련되는 방류조; 상기 반응조에서 온 처리수를 받아 상기 방류조 측으로 보내기 위해 마련되는 처리조; 상기 처리조와 방류조 사이에 설치되어서 상기 처리조에서 상기 방류조로 이동하는 처리수에 포함된 오염물질들을 걸러내는 필터; 상기 방류조에 있는 정화수의 일부를 상기 선택조로 공급하여 상기 선택조에 서 이루어진 침전에 의한 퇴적물들을 흩어 하수에 섞는 급수기; 상기 반응조로부터 온 잉여 슬러지가 저장되는 저류조; 및 상기 저류조에서 온 고형물을 탈수시키는 탈수기; 를 포함하고, 상기 선택조는, 하수가 상측으로 이동하지 못하고 하측으로만 이동할 수 있게 하는 상측 격벽; 및 하수가 하측으로 이동하지 못하고 상측으로만 이동할 수 있게 하며, 상기 상측 격벽과 교호적으로 배치되는 하측 격벽; 을 포함하며, 상기 급수기는 방류조의 정화수를 선택조의 상방으로 이동시키는 공급배관; 상기 공급배관으로부터 분기되어서 하방으로 연장되며, 상기 상측 격벽과 하측 격벽 사이사이에 배치되는 분기배관들; 상기 분기배관에 설치되어서 정화수를 상방향으로 분사시키는 상방향 노즐들; 상기 분기배관에 설치되어서 정화수를 하방향으로 분사시키는 하방향 노즐들; 및 상기 공급배관, 분기배관들, 상방향 노즐들 및 하방향 노즐들을 통해 상기 방류조의 정화수를 상기 선택조로 공급하여 분사시키는 급수펌프; 를 포함한다.

상기 상방향 노즐과 하방향 노즐은 상기 선택조에 수용되어 있는 하수에 와류를 발생시킬 수 있도록 스크류스프레이 노즐로 구비된다.

상기 급수펌프는 상기 방류조의 정화수를 재사용하기 위해 구비되는 자동급수장치로 마련된다.

상기 분기배관은 그 하단에서 다시 수평 방향으로 연장되는 수평부분을 가지며, 상기 하방향 노즐과 상기 상방향 노즐은 상호 수평방향으로 이격되게 상기 수평부분에 설치된다.

상기 하방향 노즐은 상기 상방향 노즐보다 하수가 유출되는 측인 상기 반응조 측에 가까운 방향에 배치되고, 상기 상방향 노즐은 상기 하방향 노즐보다 하수가 유입되는 측에 가까운 방향에 배치된다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 선택조를 혐기성으로 유지시킬 수 있기 때문에 수처리의 효율성이 향상된다.

둘째, 구축되어야만 하는 자동급수장치를 이용함으로써 별도의 공기펌프나 교반믹서가 요구되지 않기 때문에 기존 설비의 개선이 단순한 설계 변경으로 가능해지고, 새로운 하수처리시스템의 구축 비용도 절감된다.

셋째, 상방향 노즐과 하방향 노즐에 의해 정화수가 상방 및 하방으로 각각 분사됨으로써 퇴적물의 흩어짐과 하수의 이동성을 좋게 한다.

넷째, 스크류스프레이 노즐에 의해 정화수를 강하게 분사시켜 와류를 형성시킴으로써 퇴적물을 흩어놓거나 하수의 유동성을 충분히 확보할 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 하수처리시스템을 설명하기 위한 참조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하수처리시스템에 대한 구성도이다.
도 4는 도 3의 하수처리시스템에 적용된 선택조 및 급수기에 대한 개략도이다.
도 5는 도 4의 급수기에 적용된 상방향 노즐과 하방향 노즐로서 사용되는 스크류스프레이 노즐에 대한 사진이다.
도 6은 하수처리시스템에 기존부터 적용되어 오던 자동급수장치를 설명하기 위한 참조도이다.
도 7은 도 6의 자동급수장치를 본 발명의 급수기로 활용함을 설명하기 위한 참조도이다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 설명의 간결함을 위해 중복 또는 실질적으로 동일한 구성에 대한 설명은 가급적 생략하거나 압축한다.

<하수처리장치에 대한 설명>

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하수처리시스템(10)에 대한 개략도이다.

도 3에서와 같이 본 발명에 따른 하수처리시스템(10)은 침전지(P), 유량조정조(11), 선택조(12), 반응조(13), 반송기(14), 방류조(15), 처리수조(16), 급수기(17), 저류조(18), 탈수기(19), 투여기(G)를 포함한다.

침전지(P)는 흙, 모래 등 토사와 같은 가라앉는 입자상 물질이 침전된 후 액상의 하수만을 후단의 유량조정조(11)로 보내기 위해 마련된다. 이러한 침전지(P)는 부유하는 입자상 물질을 걸러내기 위한 스크린을 구비할 수 있다. 따라서 후단의 유량조정조(11)로는 토사나 입자상 부유물질이 제거된 액상의 하수 위주로 보내진다.

유량조정조(11)는 침전지(P)로부터 입자상 물질이 제거된 후 이동되어 온 하수를 수용하며, 후단에 있는 하수의 유량 조절 및 수질의 변동을 균등화하기 위해 마련된다.

선택조(12)는 유량조정조(11)를 거쳐 온 하수를 수용하고, 수용된 하수로부터 인 방출을 수행하기 위해 혐기성으로 유지된다. 이러한 선택조(12)에 대해서는 후술한다.

반응조(13)는 선택조(12)로부터 이동되어 온 하수를 수용하고, 호기성 산화를 통해 하수로부터 각종 유기물을 제거하기 위해 마련된다. 이러한 반응조(13)는 응집된 슬러지를 모으기 위한 디켄터를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 물론, 반응조(13)는 하수의 오염 형태나 처리 효율을 위해 다양한 구조를 가질 수도 있고, 1개 이상 구비될 수도 있다.

반송기(14)는 반응조(13)에서 생성된 후 응집된 슬러지의 일부를 선택조(12)로 반송함으로써 선택조(12)에서 이루어지는 생물학적인 반응을 유지시킨다.

방류조(15)는 선택조(12) 및 반응조(13) 등을 거쳐 온 정화수를 하천으로 방류하거나 저장하여 재사용할 수 있도록 하기 위해 구비된다.

처리조(16)는 반응조(13)에서 온 처리수를 받아 후단의 방류조(15)로 보낸다. 여기서 처리조(16)와 방류조(15) 사이에는 필터(MCF)가 구비된다. 필터(MCF)는 처리조(16)로부터 방류조(15)로 이동하는 처리수에 포함된 나머지 오염물질들이 걸러내고, 이에 따라 방류조(15)에는 방류하기에 적합한 수질의 정화수가 유입된다.

급수기(17)는 방류조(15)에 저장된 정화수의 일부를 선택조(12)로 공급한다. 이러한 급수기(17)에 본 발명의 특징으로서 위의 선택조(12)와 함께 차후에 더 구체적으로 설명한다.

저류조(18)는 반응조(13)에서 침전되는 잉여 슬러지를 저장한다.

탈수기(19)는 저류조(18)에 저장된 잉여 슬러지인 고형물을 탈수시키기 위해 마련된다.

투여기(G)는 물리화학적 처리방법으로 인의 처리 효율을 향상시키고자 하는 것이 본래의 구비 의도이다. 즉, 본 실시예에서와 같이 반응조(13)의 후단에 처리조(15)를 구비시키고, 투여기(G)에 의해 처리조(15)로 미량의 응집제를 공급함으로써, 선택조(12)와 반응조(13)를 거치면서 생물학적 반응으로 오염물질이 상당 부분 제거된 상태의 처리수에 잔류하는 인을 더욱 제거시킴으로써 인의 제거 효율을 대폭 향상시키는 것이다. 따라서 기존의 물리화학적 처리방법에서와 같이 안정적이고 높은 효율의 인 제거 효율을 가지면서도, 경제적이나 기술적인 측면에서 소규모로 설치 운영할 수 있고, 처리 부산물도 소량 발생한다는 이점이 있다.

물론, 실시하기에 따라서는 선택조(12)와 반응조(13)를 거쳐 오는 처리수에 있는 오염물질의 종류에 따라서 그에 맞는 약품을 공급하는 것으로 적절히 대체될 수 있다. 즉, 하수의 공급원이 어디냐에 따라서 하수 속의 기타 오염물질이 달라질 수 있으므로, 그에 맞는 화학 약품을 공급하도록 구비되는 것이 바람직한 것이다. 본 실시예에서처럼 반응조(13)에서 온 처리수에 인이 기준 이상량 포함된 경우에는 투여기(G)가 인을 제거하기 위한 화학 약품을 공급하도록 구비되지만, 오염원에 따라 반응조(13)에서 온 처리수에 유독성 물질이나 하천을 오염시킬 수 있는 기타 물질이 기준량 이상 포함된 경우에는 투여기(G)가 해당 오염 물질을 제거하기 위한 화학 약품을 공급하도록 대체될 수도 있는 것이다.

한편, 도 3의 실시예에서는 투여기(G)가 처리조(16)로 응집제를 투여하는 것으로 도시되고 있다. 그런데, 이러한 경우 처리조(16)에서 응집물질을 제거하기 위한 도구가 더 구비될 필요가 있다. 그래서 실시하기에 따라서는 투여기(G)가 반응조(13)로 응집제를 투여하도록 수정될 수 있으며, 이러한 경우 응집제가 반응조(13)에 있는 호기성 세균들에 의한 생물학적인 반응을 방해하는 것이 방지되도록 페하(pH) 값이 중성인 응집제를 공급하도록 구비되는 것이 바람직하다. 물론, 처리조(16)로 응집제가 공급되도록 하는 경우에도 중성인 응집제를 사용하는 것이 바람직하다.

<선택조와 급수기에 대한 설명>

본 실시예에서의 선택조(12)와 급수기(17)는 도 4와 같이 구성될 수 있다.

선택조(12)는 앞선 배경기술에서 언급한 바와 같이 상측 격벽(TW)과 하측 격벽(BW)을 구비하며, 상측 격벽(TW)과 하측 격벽(BW)은 상호 교호적으로 배치된다.

배경기술에서 언급한 바와 같이 상측 격벽(TW)은 하수가 상측으로 이동하지 못하고 하측으로만 이동할 수 있게 하고, 하측 격벽(BW)은 하수가 하측으로 이동하지 못하고 상측으로만 이동할 수 있게 한다.

한편 급수기(17)는 방류조(15)에 있는 정화수를 선택조(12)로 공급한다. 이를 위해 급수기(17)는 공급배관(17a), 분기배관(17b)들, 하방향 노즐(17c), 상방향 노즐(17d) 및 급수펌프(17e)을 포함한다.

공급배관(17a)은 방류조(15)의 정화수를 선택조(12)의 상방으로 이동시키기 위해 구비된다.

분기배관(17b)들은 공급배관(17a)으로부터 분기되어서 하방으로 연장된다. 이러한 분기배관(17b)들은 상측 격벽(TW)과 하측 격벽(BW) 사이사이에 배치된다. 따라서 방류조(15)에서 공급배관(17a)을 통해 이동되어 오는 정화수는 분기배관(17b)들에 의해 선택조(12)의 저부 영역에서 분사된다.

본 실시예에서는 하나의 상측 격벽(TW)과 이에 인접하는 하나의 하측 격벽(BW) 사이에 하나의 분기배관(17b)만이 배치되는 것으로 설정하였으나, 실시하기에 따라서는 상측 격벽(TW)과 하측 격벽(BW) 간의 이격된 정도나 퇴적물을 원활히 부유시킬 수 있는 정도 등을 감안하여 하나의 하측 격벽(BW) 사이에 하나의 분기배관(17b) 사이에 여러 개의 분기배관(17b)을 배치할 수도 있다.

그리고 하나의 분기배관(17b)은 하술 하는 바와 같이 하방향 노즐(17c) 및 상방향 노즐(17d)을 설치하기 위해 그 하단에서 다시 수평 방향으로 연장되는 수평부분(HP)을 가진다. 이렇게 하방에 있는 수평부분(HP)에 하방향 노즐(17c) 및 상방향 노즐(17d)이 상호 이격되게 설치되기 때문에 하나의 상측 격벽(TW)과 이에 인접하는 하나의 하측 격벽(BW) 사이의 전체 영역에서 하수가 시계 방향으로 회전되는 형태의 유동흐름을 발생시키고, 이는 하수가 후단으로 이동하는 흐름을 좋게 한다.

하방향 노즐(17c)은 분기배관(17b)의 수평부분(HP)에 설치되어서 방류조(15)로부터 온 정화수를 하방향으로 분사시키기 위해 마련된다. 이러한 하방향 노즐(17c)은 선택조(12)의 바닥에 쌓인 퇴적물을 흩어서 분산시킬 목적으로 설치된다. 즉, 하방향 노즐(17c)에 의해 하방으로 강하게 분사되는 정화수는 바닥(F)에 쌓인 퇴적물을 흩어버림으로써 흩어진 입자상 물질들이 하수에 섞이고, 하수의 유입에 따른 이동 흐름에 의해 하수와 함께 반응조(13)로 이동된다.

상방향 노즐(17d)은 마찬가지로 분기배관(17b)의 수평부분(HP)에 설치되어서 방류조(15)로부터 온 정화수를 상방향으로 분사시키기 위해 마련된다. 이러한 상방향 노즐(17d)은 상호 인접하는 상측 격벽(TW)과 하측 격벽(BW) 사이의 영역에서 하수를 강하게 유동시켜서 하방향 노즐(17c)에 의해 퇴적물이 흩어짐으로써 하수에 섞이게 된 입자상 물질들을 더욱 분산시키고 그 재퇴적을 방지한다. 이에 따라 유입된 하수에 섞인 입자상 물질들은 재퇴적되지 않고 하수와 함께 반응조(13) 측으로 이동하게 된다. 이러한 상방향 노즐(17d)은 하방향 노즐(17c)과 수평 방향으로 상호 이격되게 설치된다.

위와 같은 하방향 노즐(17c)과 상방향 노즐(17d)은 하측 격벽(17c)과 상측 격벽(17d) 사이의 공간에서 하수의 유동이 세지면서도 그 유동 영역이 최대한 넓어지도록 도 5의 사진과 같이 노즐의 끝단이 나선형을 가진 스크류스프레이 노즐로 구비된다. 이에 따라 스크류스프레이 노즐에 의해 와류가 발생됨으로써 퇴적물들은 더 넓은 영역에서 흩어질 수 있게 되고, 하수의 유동은 세져서 재퇴적이 더욱 방지된다.

또한, 상호 쌍을 이루는 하방향 노즐(17c)과 상방향 노즐(17d)의 배치를 살펴보면, 하방향 노즐(17c)은 하수가 유출되는 측인 반응조(13) 측에 가까운 방향에 배치되고, 상방향 노즐(17d)은 하수가 유입되는 방향에 가깝게 배치된다. 이에 따라 상방향 노즐(17d)로 분사되는 분사압이 하수를 우측(반응조 측)으로 미는 힘으로 작용함으로써 하수가 상측 격벽(TW)의 하부나 상측 격벽(TW)의 상부를 통과해 후단인 반응조(13) 측으로 수월히 이동될 수 있도록 한다.

급수펌프(17d)는 방류조(15)의 정화수를 공급배관(17a), 분기배관(17b) 및 하방향 노즐(17c)과 상방향 노즐(17d)을 통해 선택조(12)로 분사시킨다.

<하수처리방법에 대한 설명>

예를 들면 본 발명에 따른 하수처리는 한 사이클(CYCLE)의 공정 당 4시간씩 하루에 6번 이루어지도록 구현될 수 있다. 물론, 실시하기에 따라서는 하수의 양이나 성질 등에 따라 한 사이클의 공정 시간을 4시간보다 줄이거나 늘리는 것도 가능할 것이다.

한 사이클의 공정에서 2시간은 하수가 선택조(12) 및 반응조(13)로 유입되는 유입시간이고, 나머지 2시간은 혐기성 및 호기성 반응을 목적으로 하는 반응시간으로 설정된다. 마찬가지로 유입시간과 반응시간은 실제 현장 상황이나 하수의 양 또는 성질 등에 따라 다르게 설정될 수 있다.

처음 하수가 유입되는 시간 동안 하수가 유입되면서 선택조(12) 및 반응조(13)로 이동하고, 순환펌프(CP)는 반응조(13)의 하수를 다시 선택조(12)로 이동시킨다.

유입시간이 경과되면 하수의 유입은 중단되고, 선택조(12)에서는 혐기성 반응이 이루어지고, 반응조(13)에서는 호기성 반응이 이루어진다.

이러한 과정이 하루 24시간 동안 6번 반복된다. 여기서 본 발명의 특징인 급수펌프(17e)의 작동에 따른 선택조(12)로의 정화수 공급은 하루에 1회 정도 이루어지며, 하수의 유입시간 초기에 설정된 시간(대략 2분 내지 5분 정도) 동안 이루어진다.

이렇게 대략 하루에 1회 정도 선택조(12)의 퇴적물들을 흩어 다시 하수에 섞이게 하는 이유는 두 가지이다.

첫째 이유는 퇴적물들을 부패를 방지하기 위함이다. 일반적으로 선택조(12)에서 침전된 퇴적물들은 지속적인 혐기성 반응이 이루어지지만, 너무 오래 동안 퇴적되어 있게 되면 부패해버리게 된다. 당연히 퇴적물의 부패는 하수처리에서 원하는 결과가 아니므로, 부패하기 전에 퇴적물들을 하수에 다시 섞어 반응조(13)로 이동시키도록 하는 것이다.

둘째 이유는 하수의 원활한 이동을 위함이다. 퇴적물들이 높이 쌓이게 되면 하수가 상측 격벽(TW)의 하부를 통과해 후단인 반응조(13) 측으로 수월히 이동될 수가 없게 된다. 그래서 하수의 진로에 방해가 될 수 있는 퇴적물들을 흩어 하수에 다시 섞이도록 함으로써 하수의 원활한 이동을 돕는 것이다.

특히 본 발명에 따르면 상호 인접한 하측 격벽(BW)과 상측 격벽(TW)의 영역 내에서 상방향 노즐(17d)에서 상방으로 분사되는 정화수로 인해 하수가 유입되는 측(하측 격벽 측)이 하수가 유출되는 측(상측 격벽 측)보다 수압이 높아지게 되어 그 만큼 상측 격벽(TW)의 하부나 하측 격벽(BW)의 상부를 통한 하수의 이동성이 더 좋아진다.

물론, 현장 상황이나 하수의 성질 등에 의한 필요에 따라서는 정화수의 공급이 하루에 2회 또는 그 이상의 횟수로 이루어질 수 있으며, 정화수의 공급 시간도 현장 상황에 따라 필요한 시간만큼 임의로 설정될 수 있다. 다만, 선택조(12)로 정화수를 공급하는 시점은 하수가 선택조(12)로 유입되기 시작하는 시점과 같게 설정함으로써 하수의 유입 초기에 퇴적물의 적절한 유동이 이루어지도록 할 필요가 있다.

계속하여 위와 같은 하수처리방법의 전체 공정에 대해서 설명한다.

하수는 침전지(P)로 유입된 후 토사나 부유성의 입자상 물질이 제거된 상태로 유량조정조(11)를 거쳐 선택조(12)를 유입된다. 앞서 언급한 바와 같이 선택조(12)로의 하수의 유입된 설정된 유입시간 동안 이루어진다. 선택조(12)는 혐기성으로 유지되고 있으며, 반응시간 동안 선택조(12)에서는 혐기성 반응이 이루어진다. 물론, 반응시간 동안 선택조(12)에서는 침전물의 퇴적도 이루어지며, 퇴적된 침전물도 혐기성 반응에 의해 인의 방출이 이루어진다.

그리고 반응조(13)에서는 폭기에 의해 산소가 공급되면서 호기성 반응이 이루어져서 유기물이 제거된다. 이 때 반응조(13)에서 응집된 응집물은 그 일부가 선택조(12)로 보내지고, 나머지 대부분의 잉여슬러지는 펌프에 의해 분리되어 저류조(18)로 보내져서 탈수기(19)에 의해 탈수된다.

반응조(13)에서 유기물이 제거된 처리수는 디켄터에 의해 처리수조(16)로 이동하고, 처리수조(16)에서는 투여기(G)로부터 공급된 중성 페하의 응집제에 의해 처리수 내에 잔존하고 있는 인이 응집되어 제거된다.

이 후, 처리수가 처리조(16)에서 방류조(15)로 이동하면서 필터(MCF)에 의해 다른 오염물질이 제거되면서 방류조(15)에는 정화수가 저수된다. 여기서 방류조(15)에 저수된 정화수는 방류되며, 그 일부는 다양한 용도로 활용될 수 있다. 예를 들면, 이미 알려진 바와 같이 방류조(15)에 저수된 정화수는 청소수, 폴리머 용해수, 배관세척수 등으로 사용될 수 있다. 이를 위해 도 6에서와 같이 하수처리장치에는 자동급수장치(ASW)가 구비되는 것이 일반적이다.

그런데, 본 발명의 급수기(17)는 방류조(15)의 정화수를 선택조(12)로 공급하는 것이기 때문에, 도 7에서와 같이 기존에 이미 설치되어 있는 자동급수장치(ASW)에 공급배관(17a)을 연결하여 급수기(17)로 활용하도록 간단하게 설계 변경할 수도 있다. 그리고 이렇게 기존의 자동급수장치(ASW)를 이용하는 경우 기존 설치된 시스템의 설계 변경이나 새로운 시스템 구축비용이 절감될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기한 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 균등범위로 이해되어져야 할 것이다.

10 : 하수처리장치
P : 침전지 11 : 유량조정조
12 : 선택조
TW : 상측 격벽 BW : 하측 격벽
13 : 반응조 14 : 반송기
15 : 방류조 16 : 처리조 17 : 급수기
17a : 공급배관 17b : 분기배관
17c : 하방향 노즐 17d : 상방향 노즐
17e : 급수펌프
18 : 저류조 19 : 탈수기

Claims (5)

1. 부유하는 입자상 물질을 스크린으로 걸러 내거나 토사와 같은 가라앉는 입자상 물질이 침전될 수 있도록 구비되며, 액상의 하수를 후단으로 보내기 위한 침전지;
   상기 침전지로부터 입자상 물질이 제거된 하수의 유량과 수질의 변동을 균등화하기 위한 유량조정조;
   상기 유량조정조를 거쳐 온 하수를 수용하고, 인 방출을 수행하기 위해 혐기성으로 유지되는 선택조;
   상기 선택조로부터 온 하수를 수용하고, 호기성 산화를 통해 하수로부터 유기물을 제거하는 반응조;
   상기 선택조 및 반응조를 거쳐 수처리가 완료된 정화수를 방류하거나 저장하여 재사용할 수 있도록 하기 위해 마련되는 방류조;
   상기 반응조에서 온 처리수를 받아 상기 방류조 측으로 보내기 위해 마련되는 처리조;
   상기 처리조와 방류조 사이에 설치되어서 상기 처리조에서 상기 방류조로 이동하는 처리수에 포함된 오염물질들을 걸러내는 필터;
   상기 방류조에 있는 정화수의 일부를 상기 선택조로 공급하여 상기 선택조에 서 이루어진 침전에 의한 퇴적물들을 흩어 하수에 섞는 급수기;
   상기 반응조로부터 온 잉여 슬러지가 저장되는 저류조; 및
   상기 저류조에서 온 고형물을 탈수시키는 탈수기; 를 포함하고,
   상기 선택조는,
   하수가 상측으로 이동하지 못하고 하측으로만 이동할 수 있게 하는 상측 격벽; 및
   하수가 하측으로 이동하지 못하고 상측으로만 이동할 수 있게 하며, 상기 상측 격벽과 교호적으로 배치되는 하측 격벽; 을 포함하며,
   상기 급수기는,
   방류조의 정화수를 선택조의 상방으로 이동시키는 공급배관;
   상기 공급배관으로부터 분기되어서 하방으로 연장되며, 상기 상측 격벽과 하측 격벽 사이사이에 배치되는 분기배관들;
   상기 분기배관에 설치되어서 정화수를 상방향으로 분사시키는 상방향 노즐들;
   상기 분기배관에 설치되어서 정화수를 하방향으로 분사시키는 하방향 노즐들; 및
   상기 공급배관, 분기배관들, 상방향 노즐들 및 하방향 노즐들을 통해 상기 방류조의 정화수를 상기 선택조로 공급하여 분사시키는 급수펌프; 를 포함하고,
   상기 하방향 노즐은 상기 상방향 노즐보다 하수가 유출되는 측인 상기 반응조 측에 가까운 방향에 배치되고,
   상기 상방향 노즐은 상기 하방향 노즐보다 하수가 유입되는 측에 가까운 방향에 배치되는
   하수처리시스템.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 상방향 노즐과 하방향 노즐은 상기 선택조에 수용되어 있는 하수에 와류를 발생시킬 수 있도록 스크류 노즐로 구비되는
   하수처리시스템.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 급수펌프는 상기 방류조의 정화수를 재사용하기 위해 구비되는 자동급수장치로 마련되는
   하수처리시스템.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 분기배관은 그 하단에서 다시 수평 방향으로 연장되는 수평부분을 가지며,
   상기 하방향 노즐과 상기 상방향 노즐은 상호 수평방향으로 이격되게 상기 수평부분에 설치되는
   하수처리시스템.
5. 삭제

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